作为岩土工程中不可或缺的理论分析工具,土力学仍处于半理论、半经验的发展阶段。土力学理论的预测结果仍然有很大的不确定性。除作用在土体边界上的外力外,环境荷载作用下,土体固-液-气三相之间相互作用也会对土颗粒间的接触应力、土体的强度及变形行为产生重要影响。降雨诱发滑坡等地质灾害的发生,垃圾填埋场的废弃物缓冲屏障、高放射性核废料深部地质处置库的设计等环境岩土工程以及油气开采等能源岩土工程问题都涉及到环境荷载下,土体与孔隙流体相互作用时,土体的强度及变形问题。因此,定量化表征土体固-液-气三相之间的相互作用及其对土颗粒间接触应力的影响,建立能够统一描述外荷载及土体内部物理化学作用的本构模型是十分重要的。本文对上述相互作用的非饱和土的基本行为进行了系统的研究,主要研究成果为:（1）建立了考虑土水之间相互作用的非饱和土有效应力变量,并进行了验证。通过干化及湿化过程土颗粒间接触应力,不同含水量条件下土的临界状态剪切强度,孔隙盐溶液不同浓度情况下黏土的统一压缩及统一膨胀变形等试验数据,验证了有效应力变量在不同含水量状态及不同孔隙溶液浓度条件下对土的应力、强度及变形行为的描述能力。（2）基于上述有效应力变量,并以修正剑桥模型为基础,建立了考虑非饱和状态以及孔隙流体中盐溶液浓度的土的本构模型。通过引入边界面模型,建立了考虑毛细滞回及变形影响的土水特征曲线方程。将土水特征曲线方程中的持水状态变量作为本构模型的内变量,进而建立了能够考虑持水状态及孔隙盐溶液浓度变化的土的本构模型框架。（3）应用所建立的本构模型模拟了饱和黏土的变形和强度行为。对恒定上覆应力条件下增大饱和黏土孔隙盐溶液浓度的试验,饱和黏土的力学固结-孔隙盐溶液浓度变化耦合路径的试验,不同浓度孔隙溶液的饱和黏土的三轴不排水剪切路径进行了分析和计算。计算结果与试验结果的对比分析表明,所建立的本构模型能够有效地描述外荷载和孔隙盐溶液浓度共同作用下饱和黏土的强度和变形行为。（4）应用所建立的本构模型模拟了非饱和土的变形和强度行为。对不同基质吸力的非饱和土的固结试验,非饱和土的干湿循环试验,非饱和土的三轴排水和不排水剪切试验路径进行了计算。计算结果与试验结果的对比表明,所建立的本构模型能够较好的描述外荷载和孔隙水含量共同作用下非饱和土的持水、强度和变形行为。（5）在恒定上覆应力下进行了吸湿过程中不同浓度盐溶液的蒙脱土膨胀变形的试验,以及不同孔隙盐溶液浓度条件下蒙脱土干化过程中土水势能及收缩变形的试验。探究了孔隙盐溶液浓度对蒙脱土的化学及水力路径的影响。并用所提出的应力变量对试验结果进行了解释。（6）采用核磁共振、压汞及扫描电镜技术,从微观角度对不同浓度盐溶液饱和蒙脱土试样的脱湿过程进行了试验研究。揭示了不同孔隙盐溶液浓度条件下蒙脱土干化过程中微观结构及水的分布演变规律。并探究了温度-孔隙溶液浓度-含水量共同作用下蒙脱土中水的分布规律。